IIC通信卡死的两种情况和解决方案

本文主要记录了两例IIC通信失败的典型案例，失效器件均为IMU，实际上其他使用IIC接口的Device也会存在类似情况。这里汇总实际项目开发过程中遇到的IIC的典型问题和对应的解决方案，希望可以给正在应用IIC的同学提供参考。

IMU作为GPS惯导实现的重要器件，也是哨兵模式功能实现的基础，在座舱、tBOX等控制器中大量应用。GPS惯导和哨兵模式本身并不是体验感非常明显的功能，甚至很多驾驶人实际不怎么使用。但由于其通信接口多为IIC通信，多器件共用总线，失效模式将可能导致整个总线无法通信，从而引起整车其他功能失效，引起客诉。

故障一：拉低IIC DATA线不释放，导致整个总线上的功能均失效。

实际案例：某项目在整车下线时发现两例功放无声音，debug发现IIC无法通信导致。

这路失效的IIC总线上同时挂了两路 AMP（受控电）、MIC（受控电）和IMU（常电，需求哨兵模式），故障发生时，为了确认是哪一路IIC器件故障，通过软件指令分别重启功放模块供电和MIC模块供电，以及SOC reboot故障依然无法恢复。同时读取故障时SOC的IIC口状态，发下DATA脚被拉低（ 88PIN为data，89PIN为CLK）。整车掉电重启后功能恢复。

后续压测过程中复现了一次相同故障，故障发生时示波器显示DATA线低电平，IIC上所有Device无法通信。剪断IMU的IIC data线后IIC总线上其他Device通信恢复正常（压测前已将IMU的IIC串阻更改为飞线，方便验证）。由此实锤IMU器件出现了问题。

锁定了故障IC后，原厂介入分析，建议解决方案：SOC将IIC接口配置为IO口，往IIC上连发9个CLK重置总线。经验证确实可以复位总线，恢复通信。

另外，原厂介绍这款车规IMU（日系），由于推出时间比较早，且车规品迭代慢，因此没有集成总线时钟滤波器特性（滤除时钟线上的扰动），而当前消费级同类产品，已经迭代支持。后边新出的车规产品，也是支持这个特性的。（没错，选型踩坑了，而且已知其他用户也遇到类似故障了）

软件增加优化措施：

1. 当SOC 发现某模块无法获取IIC通信时，将控制该模块电源重启，最多操作3次；
2. 如果还存在通信问题，SOC将该IIC接口调整为IO口，往总线发送9个CLK时钟波形重置总线；

原本以为问题就此解决了，实际发现是想多了。加了优化措施以后确实故障概率降低了，但是偶有IMU 无法通信的失效件，且继续往下看。

故障二：IIC上其他Device功能正常，只有IMU无法通信。

这个问题其实困扰了我们很久，而且不像上一例可以很明确抓到故障波形，测了很多波形，也压测了很久，始终找不到根本原因，只能上一些优化措施，降低些失效概率。后续设计时进行规避。

波形测试：一开始我们怀疑IMU休眠流程时可能IIC通信发生了错误，导致其进入某种错误状态，无法再通过总线配置进入正常模式。通过压测台架复现，示波器获取故障前进入休眠时的波形，没有发现异常，正常ACK，正常结束符；上拉源也是在IIC通信完才掉的电。

原厂在review休眠和唤醒的代码时发现没有完全按照推荐来，软件对休眠逻辑和唤醒流程做了些优化（这块偷懒了，没去详细了解具体优化了啥，好像是调整了一些寄存器的读写先后顺序）。优化以后，故障概率似乎又减低了些。

但是依然偶有故障件怎么办呢？问题卡在这里了，突然一个同事灵光一现，终极解决方案来了。

由于这个项目采用的是SBC供电，SBC电源FS26产生3V3（常电）,1V5给S32K324供电，同时这个3V3也直接给IMU供电，没有加开关。由于休眠时MCU需要支持唤醒功能，这个3V3电源没有掉电，我们就习惯称之为常电。惯性思维也没有想过这个常电能掉电（其他项目使用的都是普通的LDO或DCDC给MCU供电，没有用SBC电源）。同事突然想到这个是SBC电源，是否支持发生故障后SOC通知MCU，MCU通知SBC掉一下3V3电源然后重启？赶紧咨询下NXP，果然是可以的，使用SBC的LDT功能，具体流程如下。

这个项目由于使用了SBC常电能被关掉重启是幸运的，但是多数应用常电是无法关闭的。所以后续项目我们都给供常电的电源也加了一个可以关闭的开关，以便类似情况下有一个兜底方案。

经过IMU IIC这一系列折腾，总结如下。

故障表现	故障原因	解决方案
IIC Data线拉低，总线所有Device均无法通信	IMU特定条件下拉低总线	IIC总线发9个CLK重启总线； IMU选型时注意了解其是否支持CLK 滤波特性。
IIC总线其他Device可以正常通信，只有IMU无法通信	IMU未知故障	优化IMU的休眠和初始化流程； 软件兜底，给IMU模块断电重启。（需要硬件支持电源开关）

任何IIC器件，包括不限于IMU/RTC/APPLE IC等，强烈建议硬件预留开关，否则，软件可能没法给你兜底，只能改版了。